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T型滤砖设计实验工程案例

来源:未知 发布日期:2018-09-30 09:22 浏览:
1、分析项目及方法
 
  各项指标均按标准方法监测。CODcr:重铬酸钾法;NH4+-N:纳氏试剂光度法;NO2--N:N-(1-萘基)-乙二胺光度法;NO3--N:紫外分光光度法;TN:过硫酸钾氧化-紫外分光光度法;溶解氧(DO)采用WTW Durox325溶解氧测定仪测定;pH采用HACH phc101 pH分析仪测定。
 
  2、结果与讨论
 
  2.1 TN、NO3--N、NO2--N、NH4+-N的去除分析
 
  经过前期的间歇培养后,反硝化滤池从3月21日开始以5m3/h连续进水,滤速为6.25m3/(m2・h),整个试验期间水温为20~24℃。反硝化滤池TN的去除效果与甲醇投加量有关。TN的去除主要是反硝化作用的结果,即在缺氧条件下,反硝化细菌利用污水中的有机物作为电子供体,把NO3--N和NO2--N的还原为N2,致使TN浓度降低,所以TN的去除程度可以反映反硝化作用的实际效果。
 
T型滤砖
 
  整个试验期间进水TN浓度变化范围是20.7~31.4mg/L,3月21日~3月26日,甲醇投加量以26mg/L、37mg/L、54mg/L梯次增加,TN的去除量介于4.6~9.9mg/L之间,效果不理想,出水TN浓度仍然大于15mg/L,未能达到一级A标准。这说明在反硝化脱氮过程中,反硝化细菌可利用的碳源物质不足,即不能为氮元素从硝态氮或亚硝态氮形式还原成氮气提供足够的电子。
 
  3月27日~4月11日,甲醇投加量增至90mg/L并保持不变,此期间出水TN浓度迅速降低,3月27日就下降到15mg/L以下,达到一级A标准[3]的要求,然后到3月31日降至最低。3月31日~4月11日,出水TN都在5mg/L以下波动,TN去除率范围是82.0%~99.9%,均值为91.8%,这表明该期间反硝化滤池达到了稳定运行状态,TN去除效果良好。从4月12日开始,甲醇投加量突降至30mg/L,反硝化过程又出现碳源不足的情况,导致在此期间出水TN浓度迅速上升,并在4月15日达到了16.4mg/L,此时TN去除率也达到了39.3%。
 
  在3月21日~4月11日期间,进水NO3--N浓度范围是18.8~28.6mg/L,均值为23.4mg/L。从上面分析可知,反硝化滤池运行稳定运行期是3月31日~4月11日,此期间出水NO3--N浓度几乎接近于0。而3月21日~3月30日,由于刚开始反硝化细菌可利用的碳源不充足,所以出水NO3--N浓度刚开始较高。另外,4月12日~4月15日,由于甲醇投加量的突降,出水NO3--N浓度出现了反弹。
 
  进水NO2--N浓度范围在0~3.27mg/L之间,均值为0.93mg/L。但在3月21日~3月30日期间,出水NO2--N浓度却很高,最高达到了11.8mg/L,随着甲醇投加量的增加,出水NO2--N浓度逐渐降低。这是因为在反硝化细菌的作用下,NO3--N会首先转化为中间产物NO2--N,然后再逐步向更高价态转化,直至还原成N2,且NO3--N夺电子能力比NO2--N强,如果电子供体(碳源)不足,则会形成NO2--N累积;随着电子供体(碳源)的增加,NO2--N又会迅速还原为N2。
 
  3月31日~4月11日期间,出水NO2--N浓度保持在2mg/L以下,均值为0.46mg/L,和进水NO2--N浓度基本持平。在4月12日甲醇投加量突降至30mg/L后,虽然碳源不足,但出水NO2--N浓度并没有在4月12日~4月15日期间明显回升,这可能是因为经过前一阶段的稳定运行,滤池中的微生物细胞内形成的亚硝酸盐还原酶较为富余,使得NO2--N向N2的转化能够维持一段时间。
 
  在3月21日~4月15日期间,进水NH4+-N浓度范围是0.4~1.68mg/L,均值为0.89mg/L;出水NH4+-N浓度范围是0.46~1.42mg/L,均值为0.75mg/L。可见进出水NH4+-N浓度基本持平,这说明滤池内主要进行的反硝化作用,而没有发生硝酸盐异化还原成铵(DRNA)现象(NO3-转化为NH4+)。
 
T型滤砖
 
  2.2 DO的变化情况
 
  反硝化滤池的进水DO浓度较高且比较稳定,均值为8.44mg/L;出水DO浓度很低且比较稳定,均值仅为0.27mg/L。由于DO和NOx--N会竞争电子供体(碳源),且DO夺电子能力强,作为异养型兼性厌氧菌的反硝化菌,只有在分子氧浓度很低(<0.5mg/L)且同时存在硝酸和亚硝酸离子的条件下,它们才能够利用这些离子中的氧进行呼吸,促使硝酸盐的还原,过高的溶解氧会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。所以在滤料的底层可能进行的是好氧反应,等到水中DO消耗殆尽时才进行反硝化反应。DO所消耗的甲醇量可按下面方程式估算:
 
  (1)    则DO消耗的甲醇量为:(mg/L)
 
  这说明降低进水DO浓度,能够节省甲醇投加量。
 
  从3月21日~4月15日,进水COD平均值为33.3mg/L,波动很小,投加甲醇使进水COD明显增加(在甲醇投加浓度为90mg/L时,进水COD平均浓度增至151.6mg/L),但出水COD基本上保持在50mg/L以下,平均值为42.2mg/L,波动也很小。甲醇投加量对出水COD影响不大,这说明无论何种投加浓度,甲醇都会在滤池中耗尽,至于出水COD略高于进水COD,这可能是因为滤池内少量微生物被水流带走,从而致使出水COD有些抬升。
 
  2.3甲醇投加量与TN去除量的关系
 
  用于去除TN的那部分甲醇与TN去除量的关系,可用C(甲醇,mg/L)/C(ΔTN,mg/L)表示。在该中试研究中,水温为20~24℃,进水DO浓度均值为8.44mg/L,已经接近饱和DO浓度,通过上面的分析可知,DO所消耗的甲醇量约为5.45mg/L,另外进水COD很低,可基本排除进水中有机物对TN去除的贡献。反硝化滤池的稳定运行期是3月31日~4月11日,此期间C(ΔTN)值为19.25~27.37mg/L,均值为23.65mg/L,则C(甲醇)/C(ΔTN)=(90-5.45)/23.65=3.58,该结果可作为反硝化滤池甲醇投加量的参考值,即降解1单位重量的TN需要消耗3.58单位重量的甲醇。
 
  3 结论
 
  (1)在滤速为6.25m3/(m2・h),甲醇投加量为90mg/L时,反硝化生物滤池能够达到稳定运行状态;3月31日~4月11日为反硝化滤池稳定运行期, 当进水TN浓度为20.7~31.4mg/L时,出水TN浓度均在5mg/L以下,TN去除率范围是82.0%~99.9%,均值为91.8%,脱氮效果良好,远高于一级A标准的要求。
 
  (2)出水NH4+-N浓度(0.46~1.42mg/L)很低,与进水NH4+-N浓度(0.4~1.68mg/L)基本持平,说明反硝化滤池中没有反生硝酸盐异化还原成铵(DRNA)现象。
 
  (3)如果不考虑进水DO、COD的影响,那么降解1单位重量的TN需要消耗3.58单位重量的甲醇。
T型滤砖

  反硝化生物滤池的启动
 
  设备运行调试:滤池以5m3/h进水,以自来水代替甲醇,检查提升泵1、提升泵2、反冲洗水泵、反冲洗风机以及加药泵能否正常运行,进水、出水流量计能否正常显示流量读数,检查现场管路、阀门等有无漏水情况。经3~4日联动运行,若未发现不正常情况,可以进入挂膜调试阶段。
 
  挂膜调试:挂膜方法是先间歇培养,再进行负荷渐增的连续流进水。即首先用自来水配制一定浓度的甲醇溶液作为碳源,然后滤池以2m3/h进水并适量泵入甲醇溶液(其中甲醇投加量是指泵入甲醇后的污水中甲醇的浓度)。滤池进水8h左右后,停止进水,让滤料与泵入甲醇的污水充分接触16h后再进水8h,如此反复6~7天,随后保持连续进水,并逐步增加进水量,同时逐步增加甲醇投加量。在此期间,通过测定进出水的水质变化,间接反映生物膜的生长情况,及时对运行参数进行调整,进一步增加进水水力负荷,将进水量增加至5m3/h甲醇投加量增加至90mg/l,对生物膜进行驯化。
 
  反冲洗工况:在运行过程中,随着运行时间的推移,生物膜由于增殖而逐渐增厚,同时滤层截留的SS不断增加,使滤层阻力不断增加最终达到极限水头损失,此时需对滤池进行反冲洗,去除滤池内老化的微生物膜及滤床截留的SS,以恢复其处理能力。该工艺采用快速降水位+气水联合反冲洗,即快速排水――气洗――气水联合洗――水洗,从实际运行情况来看,反冲洗时间控制在气洗4min,气水联合洗6min,水洗8min较为合适。
 
  分析项目及方法
 
  各项指标均按标准方法监测[2]。CODcr:重铬酸钾法;NH4+-N:纳氏试剂光度法;NO2--N:N-(1-萘基)-乙二胺光度法;NO3--N:紫外分光光度法;TN:过硫酸钾氧化-紫外分光光度法;溶解氧(DO)采用WTW Durox325溶解氧测定仪测定;pH采用HACH phc101 pH分析仪测定。
 
T型滤砖
 
  结果与讨论
 
  TN、NO3--N、NO2--N、NH4+-N的去除分析
 
  经过前期的间歇培养后,反硝化滤池从3月21日开始以5m3/h连续进水,滤速为6.25m3/(m2・h),整个试验期间水温为20~24℃。从图2可看出,反硝化滤池TN的去除效果与甲醇投加量有关。TN的去除主要是反硝化作用的结果,即在缺氧条件下,反硝化细菌利用污水中的有机物作为电子供体,把NO3--N和NO2--N的还原为N2,致使TN浓度降低,所以TN的去除程度可以反映反硝化作用的实际效果。
 
  Fig.2 Effect of TN removal under different Methanol dosage
 
  整个试验期间进水TN浓度变化范围是20.7~31.4mg/L,3月21日~3月26日,甲醇投加量以26mg/L、37mg/L、54mg/L梯次增加,TN的去除量介于4.6~9.9mg/L之间,效果不理想,出水TN浓度仍然大于15mg/L,未能达到一级A标准。这说明在反硝化脱氮过程中,反硝化细菌可利用的碳源物质不足,即不能为氮元素从硝态氮或亚硝态氮形式还原成氮气提供足够的电子。3月27日~4月11日,甲醇投加量增至90mg/L并保持不变,此期间出水TN浓度迅速降低,3月27日就下降到15mg/L以下,达到一级A标准[3]的要求,然后到3月31日降至最低。
 
  3月31日~4月11日,出水TN都在5mg/L以下波动,TN去除率范围是82.0%~99.9%,均值为91.8%,这表明该期间反硝化滤池达到了稳定运行状态,TN去除效果良好。从4月12日开始,甲醇投加量突降至30mg/L,反硝化过程又出现碳源不足的情况,导致在此期间出水TN浓度迅速上升,并在4月15日达到了16.4mg/L,此时TN去除率也达到了39.3%。在3月21日~4月11日期间,进水NO3--N浓度范围是18.8~28.6mg/L,均值为23.4mg/L。从上面分析可知,反硝化滤池运行稳定运行期是3月31日~4月11日,此期间出水NO3--N浓度几乎接近于0。而3月21日~3月30日,由于刚开始反硝化细菌可利用的碳源不充足,所以出水NO3--N浓度刚开始较高。另外,4月12日~4月15日,由于甲醇投加量的突降,出水NO3--N浓度出现了反弹。